estudio geologico geotecnico tajo santa rosa

“Zonificación Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa – Unidad Minera Santa Rosa”

INDICE

1. GENERALIDADES...................................................................................................1

1.1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................1

1.2. UBICACIÓN DEL ÁREA EN ESTUDIO....................................................................2

1.3. OBJETIVO................................................................................................................2

1.4. ASPECTOS TÉCNICOS Y METODOLOGÍA DE TRABAJO....................................2

2. Evaluación GEOLOGIA DEL AREA.......................................................................3

2.1. GEOMORFOLOGÍA DEL ÁREA DE INTERÉS........................................................3

2.2. ESTRATIGRAFÍA.....................................................................................................3

2.3. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL...................................................................................4

2.4. ASPECTOS GEODINÁMICOS.................................................................................5

2.4.1 Geodinámica Externa............................................................................................................5

2.5. GEOLOGÍA ECONÓMICA........................................................................................6

2.6. ALTERACIÓN HIDROTERMAL................................................................................7

2.7. ESTABILIDAD FÍSICA DEL TAJO............................................................................8

3. INVESTIGACIóN DE CAMPO..................................................................................9

3.1. EVALUACIÓN GEOMECÁNICA DE LA MASA ROCOSA.......................................9

4. ENSAYOS DE LABORATORIO............................................................................11

4.1. ENSAYO DE CARGA PUNTUAL EN ROCA..........................................................11

4.2. ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS DE LA ROCA..........................................12

5. Determinación de los parámetros físico mecánicos del MACIZO ROCOSO. .13

5.1. PROPIEDADES DE LA ROCA INTACTA...............................................................13

5.2. PROPIEDADES DEL MACIZO ROCOSO..............................................................15

5.3. CLASIFICACIÓN GEOMECÁNICA DE BIENIAWSKI (1979).................................15

5.4. SISTEMA Q DE BARTON (1974)...........................................................................19

5.5. CRITERIO EMPÍRICO DE HOEK Y BROWN........................................................20

6. Estabilidad de tajos..............................................................................................20

6.1. VALORACIÓN SMR...............................................................................................20

6.2. GRADO DE ESTABILIDAD DE TALUDES.............................................................21

7. Estabilidad de taludes en Macizos Rocosos.....................................................24

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7.1. FALLA TIPO PLANAR............................................................................................24

7.2. FALLA TIPO CUÑA................................................................................................24

7.3. FALLA POR VOLTEO............................................................................................24

8. Análisis del Peligro Sísmico................................................................................27

9. Zonificación geomecánica...................................................................................27

9.1. ZONA 1...................................................................................................................27

9.2. ZONA 2...................................................................................................................28

9.3. ZONA 3...................................................................................................................28

9.4. ZONA 4...................................................................................................................29

10. CONCLUSIONES y RECOMENDACIONES.........................................................31

10.1. CONCLUSIONES...................................................................................................31

10.2. RECOMENDACIONES...........................................................................................32

11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................34

ANEXO A: Valorización del Macizo Rocoso (RMR y SMR)ANEXO B: Resultados de LaboratorioANEXO C: Análisis de DiscontinuidadesANEXO D Análisis de Discontinuidades de Diseño

PLANOS

Plano 1: Geología del tajoPlano 2: Perfiles Geológicos del tajoPlano 3: Perfiles Geológicos del tajoPlano 4: Zonificación del Tajo

PANEL FOTOGRÁFICO

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Estudio Geológico Geotécnico del Tajo Santa Rosa

1. GENERALIDADES

1.1. Introducción

El proyecto mina Santa Rosa a sido explorada en dos etapas: La primera en los años 1990 – 1991, la segunda etapa se exploro en los años 1996 – 1999 por la empresa MDH S.A.; habiéndose desarrollado 90 tal de perforación con un total de 7360 m.

Aruntani SAC, en el año 2001, inicia las actividades de preparación, desarrollo y explotación en el yacimiento Santa Rosa, del distrito geológico Cacachara, ubicado en el Cerro Cotañani a 2.5 Km. al este de la antigua mina Cacachara, en el distrito de Santa Rosa, provincia del Collao, departamento de Puno.

El proyecto minero actual incluye el cierre definitivo de la mina incluido el tajo abierto, como parte del desarrollo del citado proyecto, ARUNTANI S.A.C. contrató los servicios de la empresa especializada CESEL S.A. para la ejecución del presente estudio, el cual tiene como objetivo evaluar las condiciones de la estabilidad para fines de Cierre, de los taludes del Tajo Santa Rosa, en función de los planes de minado y previa determinación de los parámetros requeridos, a fin de recomendar los ángulos de taludes adecuados, para fines de cierre de operaciones de explotación minera.

Para cumplir con el objetivo mencionado, fue necesario realizar trabajos de campo, laboratorio y gabinete. En una primera etapa mediante una evaluación visual producto del cual surgió la necesidad de hacer el presente estudio. En una Segunda etapa, el estudio estuvo orientado a la ejecución de investigaciones básicas y levantamiento geológico a detalle, con el fin de obtener la información necesaria, que permitió evaluar los factores principales del control de la estabilidad, y estimar los parámetros geomecánicos básicos.

Como parte de las investigaciones básicas, se ha hecho una caracterización detallada de la masa rocosa de los tajos desde el punto de vista de su estructura y calidad, basándose en el mapeo geotécnico de los afloramientos rocosos y de los testigos de las perforaciones diamantinas ejecutadas como parte de la exploración del yacimiento. Esta caracterización condujo a la zonificación geomecánica de ambos tajos. Por otro lado, se determinaron basándose en ensayos realizados in-situ y en laboratorio las propiedades físicas y parámetros de resistencia de la roca intacta, de las discontinuidades y de la masa rocosa. También se evaluaron las condiciones de presencia de agua y las condiciones sísmicas del lugar.

Como parte de la evaluación de las condiciones de estabilidad, se realizaron un número de análisis, con datos de entrada establecidos en las investigaciones básicas, lo cual condujo a establecer los ángulos de taludes. Como resultado del trabajo realizado, se dan las recomendaciones sobre los ángulos de los taludes más adecuados para el Tajo Santa Rosa y las consideraciones a tenerse en cuenta a futuro para mantener estables estos taludes.

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1.2. Ubicación del Área en Estudio

El Proyecto Minero Santa Rosa está ubicado en la jurisdicción del distrito de Santa Rosa, Provincia El Collao, Departamento de Puno; a aproximadamente 30 kilómetros al oeste de la capital del distrito; ver Figura Nº 01-IN. Geográficamente el área está enmarcada en las coordenadas siguientes:

S 8 157 0730 N a S 8 161 700 NW 384 270 E a W 393 120 E

Hidrográficamente el Proyecto Minero Santa Rosa se ubica en la cuenca alta del río Tambo, en la cuenca del río Cacachara, específicamente entre las quebradas Acosiri y Cotañani.

1.3. Objetivo

El objetivo del estudio es evaluar el comportamiento o condiciones de estabilidad de la masa rocosa del tajo Santa Rosa de la Unidad - Minera Santa Rosa, con el fin de tener taludes de tajo con ángulos físicamente estables, previa determinación de los parámetros requeridos, apoyando así al planeamiento y diseño del cierre de mina. Los alcances del estudio fueron:

Realizar investigaciones básicas sobre las condiciones geomecánicas de la masa rocosa.

Evaluar las condiciones de estabilidad de los taludes.

Recomendar los ángulos de taludes más adecuados, compatibilizando los criterios de seguridad, economía y procedimientos operacionales, para los taludes del tajo Santa Rosa.

1.4. Aspectos Técnicos y Metodología de Trabajo

El estudio realizado, combinó observaciones y acopio de información de campo, pruebas de campo y laboratorio, y trabajos de gabinete, utilizando técnicas adecuadas, seleccionadas entre las alternativas disponibles. Los aspectos técnicos materia del estudio, fueron los siguientes:

Con la finalidad cumplir el objetivo, se programó las siguientes actividades:

- Recopilación y revisión de toda la documentación existente.- Geología del área en evaluación.- Evaluación Geomecánica del macizo rocoso.- Análisis de estabilidad de taludes.- Evaluación geotécnica.- Conclusiones y recomendaciones.


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2. EVALUACIÓN GEOLOGIA DEL AREA

2.1. Geomorfología del Área de Interés

Los rasgos geomorfológicos presentes en el área donde se ubica el yacimiento “Santa Rosa” son el resultado de procesos Vulcanogénicos y Tectónicos complementado por los procesos de geodinámica interna y externa, así como sus agentes de meteorización que ha modelado el rasgo morfológico actual de la región.

Por lo general el relieve es ondulado y en las altas cumbres se observa la presencia de material de derrumbe sobre las laderas de los cerros, producto de la erosión y meteorización que han sufrido las rocas emplazadas en la zona.

El perfil de los valles son en “U” producto de la glaciación, además por encontrarse cerca de las laderas de los cerros las quebradas son poco profundas.Los cauces de las corrientes de agua presentes no son profundos por estar en una zona de pendiente baja y en zonas más llanas estas aguas forman bofedales y pequeñas lagunas.

Las planicies y las quebradas se encuentran emplazadas entre los 4,000 msnm. y los 4,500 msnm, mientras que las montañas y aparatos volcánicos con la presencia de nieve perpetua en la cumbre están sobre los 5,200 msnm., de donde provienen las aguas presentes en la zona, Ver plano 1, 2 y 3.

2.2. Estratigrafía

Volcánico Matalque.

Se ha denominado volcánico Matalaque a una secuencia de rocas volcánicas constituidas por derrames andesíticos, dacíticos y traquíticos, con algunas intercalaciones de brechas de flujo y escasos sedimentos arenosos abigarrados, afloramientos conspicuos se exponen en el tramo medio y superior del río Tambo, en el flanco derecho del valle Carumas y en la quebrada Pachas.

La secuencia litológica en la quebrada Pachas, la base está constituida por derrames andesíticos densos de color gris verdosos con pasta afanítica, en la que destacan cristales de horblenda alineados paralelamente al contacto; hacia arriba continúan lavas pardo-rojizas de naturaleza dacítica que pasan a un aglomerado de color rojizo a chocolate con venas de calcita, y aglomerados gruesos con clastos de naturaleza volcánica que alcanzan hasta 16 cm. De diámetro con predominio de clastos de 3 a 4 cm, distribuidos en matriz areno – tufacea.

Grupo Toquepala

La litología de esta unidad es variada, consistiendo principalmente de derrames volcánicos. Los niveles inferiores presentan bancos gruesos de andesitas de pasta fina, de color violáceo a chocolate en superficie fresca y por alteración adquieren colores abigarrados. Sobre estas rocas yacen bancos de riolitas gris clara a parda en fractura


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fresca, y que por alteración pasan a colores rosados amarillentos a ligeramente rojizos. Los minerales ferrosos se encuentran intensamente alterados, lo que da lugar a la coloración rojiza en mención, manifestaciones de seritización también se hacen presentes en algunos horizontes. En los niveles superiores se han reconocido brechas de flujo de color verde, derrames andesíticos epidotizados y hacia el techo se presentan bancos gruesos de dacítas y andesitas grises de tono violáceos por alteración.

Formación Capillune

El nombre de esta formación fue dado por S. Mendívil (1965) quién estudio las características litológicas de la sección tipo, ubicadas en las vecindades de la localidad de Capillune, la litología presente consiste en una serie sedimentaria lacustre, compuesta por conglomerados, areniscas, piroclasticos, limolitas y arcillas con coloraciones grises, blanco-amarillentas y verdosas.

La uniformidad litológica y textural de la formación, son frecuentes en extensos afloramientos, topográficamente, conforma pequeñas lomadas de cumbres más o menos horizontales, conforman tierras bajas que cubren amplias zonas, existe la presencia de lentes de areniscas conglomerádicas dentro de una matriz tufácea, cuyos elementos son subangulosos a subredondeados; también es frecuente la ocurrencia de limolitas de color amarillento, en capas de 20-25 cm; rocas piroclásticas consistentes en tufos líticos, lapilli y pómez, se presentan en bancos lenticular dentro de la secuencia.

Grupo Barroso

Se conoce con este nombre a un complejo de rocas volcánicas, que fueron descritas por WILSON y GARCIA (1962), el nombre proviene de la cordillera del Barroso ubicada en el cuadrángulo de Palca (Departamento de Tacna). Posteriormente S. Mendívil (1965) diferencia tres unidades dentro de este complejo de rocas extrusivas, las mismas que de abajo hacia arriba son descritas con los siguientes nombres: volcánico Chila, volcánico Barroso y volcánico Purupurine.

En el área que nos ocupa, solo se ha podido observar los niveles inferior y medio, habiéndose distinguido en consecuencia el volcánico Chila y el volcánico Barroso, por lo que se supone que estas unidades tienen un amplia distribución en el sector Sur del país.

Los materiales originados por estas fases efusivas constituyen la unidad geomórfica descrita con el nombre de Arco de Barroso, la misma que representa la expresión positiva de la fosa marina de América (Mendívil 1965). Los productos corresponden a las últimas pulsaciones de la actividad magmática del tipo lávico, fisural y central.

2.3. Geología Estructural.

La geología estructural en el área de evaluación del tajo Santa Rosa, con los trabajos de cartografiado e interpretación en campo ha permitido confeccionar un plano de Litológico - estructural para toda el área del tajo, el mismo que se adjunta al presente informe.

Se ha definido una tendencia de rumbo promedio NW, controlada por la falla Mauruma en el cual se emplaza el yacimiento Santa Rosa.


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El rasgo estructural más importante que se aprecia en el yacimiento y al cual se asocian los cuerpos de mineral de mayor ley lo constituye una Falla Normal (Falla Cotañani) de rumbo N30W con buzamiento de 45° al Este, cortando el centro hidrotermal Cotañani y el control estructural subvertical de dirección E – W (Falla Mauruma), las cuales forman una zona de debilidad importante por donde aprovecharon los fluidos hidrotermales para mineralizar las rocas hospedantes de la zona.

Uno de los sistemas de estructuras más acentuados que se observa en el sector del “anfiteatro”, donde se tiene un patrón estructural NW, con fracturas y fallas abiertas dispuestas de manera subvertical que en ocasiones buzan levemente al Oeste.

La identificación de los sistemas de fallas presentes se convierten en guías geológicas muy importantes para el control de la mineralización además de ser de gran ayuda para la interpretación y entendimiento de la ocurrencia geodinámica del tajo Santa Rosa.

2.4. Aspectos Geodinámicos

El concepto de geodinámica se refiere a todos los procesos de transformación física y química, sean exógenos o endógenos, que operan ininterrumpidamente en la corteza terrestre modificando su morfología y estructura, de tal manera que hacen del paisaje observado una geoforma en constante cambio, algunos de estos fenómenos ocurren en periodos de escala geocronológica con pocas o nulas probabilidades de afectar la zona donde ocurren, mientras que otro pueden acontecer incidiendo negativamente.

Se clasifican en Geodinámica Externa y Geodinámica Interna, por ende dado el nivel de evaluación y de incidencia de estos aspectos geodinámicos vamos a tratar la Geodinámica Externa, puesto que actúan directamente sobre la inestabilidad de los taludes en el tajo Santa Rosa, además de los fluidos hídricos y erosión eólica.

En el Tajo Santa Rosa se ha podido determinar lo siguiente:

2.4.1 Geodinámica Externa.

Este concepto esta referido a los procesos geodinámicos que operan en la parte superior o externa de la corteza terrestre y que eventualmente pueden incidir en algún aspecto sobre el área del yacimiento y estos son: Los Flujos Hídricos, Inestabilidad de Taludes y la erosión eólica

Los Flujos Hídricos

Esta relacionada a la escorrentía y a las filtraciones de las aguas producto de el deshielo que existe en la zona, a través de las morrenas marginales depositadas en las vertientes de las quebradas. Sé a podido identificar dos quebradas de escorrentías en el flanco Este del tajo cotañani en esta época del año (verano) se mantienen secas y estables, pero en las estaciones del año donde en la zona se generan lluvias, granizadas y nevadas, se reactivan ocasionando debilitamiento en el talud y arrastrando materiales de las partes superiores, además de percolación de los flujos hídricos afectando a las rocas con alteración argilica avanzada y a las rocas que por su propia constitución física no ofrecen


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resistencia como por ejemplo el tufo laminar de composición riodacitica que se encuentra en el banco 4863 que han provocado asentamientos y grietas visibles en la zona.

Inestabilidad de Taludes

La inestabilidad de un talud corre peligro cuando ocurren fenómenos naturales como derrumbes, deslizamiento de suelos o desprendimientos de rocas que pueden afectar la superficie de rodadura de los caminos de acceso hacia las labores mineras, entre los principales elementos condicionantes de tales fenómenos podemos mencionar a la gravedad y la saturación del suelo con agua, lo cual modifica su factor de cohesión interna proporcionándole al suelo características plásticas o incluso en caso extremo, lo induce a adoptar un comportamiento líquido ante la influencia de la gravedad.Y es lo que se ha podido identificar como ya se menciono anteriormente, dado el tipo de explotación que ha seguido Compañía Minera Aruntani de extraer todo el mineral posible de los bancos, no ha seguido una política de estabilidad de los mismos puesto que en varios frentes del tajo carece de bancos adecuados, ocasionando en algunos casos pendientes muy pronunciadas; esto agrava la situación en el frente Este del tajo Cotañani, puesto que este frente presenta una roca poco competente que aparece en el banco 4863 y que sirve de base para las rocas que se superponen y donde se han originado grietas de consideración.

Erosión Eólica

El riesgo de erosión Eólica si bien es cierto no es muy determinante, los vientos causan constantes desprendimientos de material que se encuentra en los taludes del tajo, algunos casos son solamente pequeñas masas de finos y en otros casos fragmentos de roca de regular dimensión que desencadenan en desprendimientos de rocas más grandes, en zonas donde el talud es muy vertical.

2.5. Geología Económica

La característica del depósito minero de Santa Rosa es la de ser un yacimiento epitermal de alta sulfuración, el mismo que se encuentra enclavado en el arco volcánico Cenozoico del Sur del Perú, la mineralización presente ocurren en contextos geológicos diferentes.

La zona de mayor interés económico se circunscribe al desarrollo de un centro hidrotermal, en un plug de composición riolítica con la intersección de la falla Cotañani y la falla Mauruma que controla los cuerpos de mineral de alta ley.

Cuenta con un zoneamiento vertical típico de los sistemas epitermales observándose en la cima una estructura en forma de sombrero de roca volcánica del tipo ópalo gris fuertemente fracturado bajo el cual se tiene niveles de sílice masiva, sílice residual y varios tipos de ensamble sílice-alunita.

Al Este del centro hidrotermal principal aparece un segundo tipo de mineralización asociado a un sistema de estructuras subverticales de orientación NE el cual es cortado por una falla E-W (Falla Mauruma) y fracturas N-S denominándose el área como Anfiteatro.


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La roca alterada presenta evidencia de eventos múltiples de alteración con oro en un contexto de argilización avanzada (Qz-Sr-Al) con cuerpos de brecha silícea fuertemente oxidados y brechas sílice-alunita.

La argilización presente en el tajo Santa Rosa, es producto de la alteración que ha sufrido la roca andesítica porfiritica, la cual al estar expuesto en superficie se altera y da como resultado una Limonita que es un óxido de fierro.

Una de las explicaciones para determinar la presencia de minerales con contenido aurífero, es el hecho de tener dos controles estructurales de rumbo N-W (Falla Cotañani) y E-W (Falla Mauruma) además de estructuras N-S, propiciando una zona de debilidad la cual ha facilitado el paso de los fluidos hidrotermales mineralizantes.

La zona Este, en los bancos superiores (Anfiteatro) muestra el desarrollo de la alteración en andesitas porfiríticas de grano fino-medio con un aspecto de capas que buzan ligeramente al Oeste con una inclinación no mayor a los 10 grados. Esta roca cristalina se asocia al evento Barroso el cual es un metalotecto de sumo interés para las actividades de prospección.

Infrayaciendo a esta unidad litológica hacia el lado Este de la Falla Cotañani aparece una secuencia fragmental de brechas y lapillis sobre estratos delgados de tufos laminares y poco competentes y tufos ácidos (tal evento podría asociarse al volcánico Puno o Maure), resulta complicada su definición, más aún cuando la roca se encuentra obliterada.

2.6. Alteración Hidrotermal

En tiempos pretéritos hubo influencia de fluidos hidratados y mineralizantes, a altas temperaturas, que circularon por zonas de debilidad de las rocas pre-existentes, ocasionando en ellas alteraciones químicas y/o relleno en las fracturas, superficies de estratificación, etc, de minerales metálicos o no metálicos, en forma de venas, diques o diseminados como es el caso del proyecto Santa Rosa, a estos cambios químicos y físicos se les llama alteración hidrotermal.

El zoneamiento presente en el tajo Santa Rosa del tope a la base del sistema es el siguiente:

Opalo

Esta presente en la cima del centro hidrotermal con intenso grado de fracturamiento y en ocasiones brechado, el opalo en Cotañani es de color gris con matices que llegan a negro, es común encontrar gradaciones a sílice amorfa y calcedonia con cristales de azufre rellenando cavidades.


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Sílice Masiva

Representado mayormente por sílice gris muy fracturada y ocasionalmente brechada, se nota la ocurrencia de pirita masiva diseminada y hematita rellenando cavidades y cubriendo los planos de fractura.

Sílice Residual

Constituido por vuggy sílica y sílice granular compacta o terrosa pulverulenta, hay al presencia de escorodita y cristales de baritina en la sílice porosa, la presencia de óxidos de fierro es limitada, presentándose en el campo una coloración verdosa con tonos amarillo pálido.

Sílice-Alunita

Es la alteración con mayor ocurrencia en el campo, evidenciándose en los trabajos de mapeo geológico del sector Cotañani.

Se observa una sílice microgranular compacta de color gris con patinas de escoradita, además de jarosita y goetita rellenando cavidades o tapizando fracturas. La alunita es muy fina que puede ser de color blanco o transparente, las texturas de lixiviación son comunes siendo la roca porosa (Vuggy Silica);

Sílice opalina gris fuertemente fracturada con diseminaciones de pirita, la alunita se encuentra cristalizada rellenando fracturas y cavidades;

Se pudo observar también una sílice gris granular compacta con presencia de cavidades por lixiviación, la alunita por lo general es de color rosada, polvorulenta y rellana fracturas.

Sílice-Clay

Aparece con mayor persistencia sobre los límites Este y Sur del Tajo, es común el intercrecimiento silice-clay en la matriz de la roca con argilización de los cristales (caolinización).

Clay Gris-Pirita

Se da con mayor frecuencia en la zona del “anfiteatro” al Este del centro hidrotermal Cotañani, la roca es una andesita de textura porfirítica con diseminaciones de pirita masiva y cristalizada.

2.7. Estabilidad Física Del Tajo

En lo que respecta a la estabilidad física de los tajos debe de considerarse las siguientes alternativas:

Relleno con material de desmonte. Tendido de taludes a través de corte y/o relleno.


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Si se opta por rellenar el tajo con material de desmonte puede no resultar económico por la magnitud del volumen considerado de material a remover, lo que implica un costo. Esta posibilidad podría tenerse en consideración, si el costo de traslado del material fuese asumido como parte de operación de otro tajo en explotación, lo que implicaría que el cierre sería progresivo, depositándose el desmonte de la explotación de otro tajo en operación o utilizar el material acumulado en los botaderos aledaños al tajo.

En lo que respecta a considerar la alternativa del cierre del tajo mediante el tendido de los taludes es necesario tener un sistema de canales periféricos que eviten el ingreso de aguas de escorrentia y entren en contacto con los bancos que tienen composición piritosa y drenen agua de composición ácida.

El tendido final de los taludes estará determinado por el estudio Geotécnico producto de este informe.

Por lo observado en el campo la explotación del tajo Santa Rosa no ha sido uniforme desde superficie, esto se debe a la topografía del terreno y al tipo de roca además del estado de fracturación en la que se encuentra, ya que en la parte Norte se observa un talud frontal, estando ubicado en una cota distinta a la zona Sur, haciéndose evidente un desnivel que dejaría la cara de un talud en el tajo expuesta, por lo tanto no podrá ser utilizado como laguna artificial o adecuarla como poza de sedimentación.

3. INVESTIGACIÓN DE CAMPO

Los trabajos de exploración de campo fueron ejecutados por el personal técnico de CESEL S.A. y el trabajo fue realizado del 12 al 16 de Julio del 2006. Estos trabajos consistieron en el mapeo geológico a detalle del Tajo Santa Rosa, así mismo, la caracterización del macizo rocoso el cual concluirá en el mapeo geomecánico de afloramientos rocosos superficiales.

En la evaluación de taludes se tiene lo siguiente:

- Evaluación Geomecánica (estaciones geomecánicas y obtención de muestras de roca).- Obtención de muestras disturbadas.

Las muestras de suelos y roca pertenecen al talud, y son obtenidas superficialmente. Las muestras de suelo serán ensayadas para su clasificación y las rocas serán sometidas al ensayo de carga puntual. Las muestras inalteradas corresponden a las paredes del talud y servirán para su clasificación.

3.1. Evaluación Geomecánica de la Masa Rocosa

El comportamiento de un macizo rocoso está directamente relacionado con el número de familias de discontinuidades existentes, su distribución espacial y orientación; por lo que es necesario realizar esta evaluación.

La caracterización litológica y estructural del macizo rocoso, se realizó en el afloramiento rocoso en superficie mediante el uso de líneas de detalle (líneas microtectónicas); este mapeo geológico estructural de las discontinuidades consiste básicamente en la medición


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detallada de la orientación de los planos (juntas, estratificaciones y fallas) que cortan el macizo rocoso. También se evalúa la alteración/meteorización, estructura, rugosidad, persistencia, espaciamiento de las discontinuidades, para ser incorporadas en la clasificación del macizo rocoso y en la determinación de las familias principales de discontinuidades, para lo cual se utilizó el sistema de Clasificación Geomecánica de Bieniawski (1979), denominado índice RMR.

El sistema de valoración del macizo rocoso (Rock Mass Rating), también conocido como Clasificación Geomecánica, fue desarrollado por Bieniawski durante los años de 1972 a 1973, modificado con los años conforme más casos históricos llegaron a estar disponibles, y adecuado a las normas y procedimientos internacionales (Bieniawski, 1979). Este método es aceptado debido a su inherente facilidad de uso y versatilidad en la práctica de la ingeniería, involucrando túneles, cámaras, minas, taludes y cimentaciones.

El sistema RMR, cuenta con cinco parámetros básicos:

Resistencia de la Roca IntactaDesignación de la Calidad de la Roca (RQD)Espaciamiento de DiscontinuidadesEstado de las DiscontinuidadesCondiciones de Agua Subterránea

La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de la relación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de ingeniería, así como de los métodos de excavación. Romana (1984), hace una aplicación del sistema a taludes, describiendo las condiciones de estabilidad.

Del análisis realizado con la metodología descrita, se obtiene los siguientes resultados:Cuadro N°3.2.1

Evaluación Geomecánica del Macizo Rocoso

UbicaciónRMR

SMR Descripción Estabilidad Tipo de FallaBásico Ajustado Seco

ES-01 57 32 57 41 Regular Parcialmente

estable P


estable P


estable P


estable P

ES-05 41 16 41 7 Muy mala Muy inestable P




estable P


estable P

ES-10 59 34 59 47 Regular Parcialmente P


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UbicaciónRMR

SMR Descripción Estabilidad Tipo de FallaBásico Ajustado Seco

estable


estable P

P: Falla planar

En el Anexo A: Valorización del Macizo Rocoso (RMR y SMR)

4. ENSAYOS DE LABORATORIO

4.1. Ensayo de Carga Puntual en Roca

Este ensayo tiene como objetivo estimar la resistencia de la compresión simple de la roca intacta, que será usada para determinar los parámetros físico mecánicos del macizo rocoso. El ensayo se realizó siguiendo la norma ASTM D-5731. El ensayo fue realizado en el laboratorio geotécnico de CESEL S.A. y consistió en comprimir la muestra de roca entre dos puntos situados en generatrices opuestas, realizando así la deformación y falla de la roca.

Cuadro Nº 4.1.1

Resultado del Ensayo de Carga Puntual

Ubicación Muestra Tipo de Roca DurezaResistencia a la compresión simple (MPa)

Máximo Mínimo Promedio

ES-01 M-1 Riolita R5 305,5 179,4 243,1

ES-02 M-1 Riolita R4 316,3 64,3 173,7

ES-03 M-1 Riolita R4 106,7 23,1 58,1

ES-04 M-1 Riolita R4 142,9 68,6 104,6

ES-05 M-1 Andesita R4 121,5 39,4 70,2

ES-06 M-1 Riolita R4 127,0 46,8 73,0

ES-07 M-1 Andesita R4 80,1 43,1 62,3

ES-08 M-1 Riodasita brechada R5 210,9 69,0 142,9

ES-09 M-1 Riodasita brechada R5 210,9 69,0 142,9

ES-10 M-1 Riolita R5 148,6 52,8 11,9

ES-11 M-1 Andesita R5 154,0 81,7 124,0

Siendo el Rango de Dureza el siguiente:R1 : Roca muy débil (1,0 - 5,0 MPa)

R2 : Roca débil (5,0 - 25,0 MPa)R3 : Roca media (25,0 - 50,0 MPa)


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R4 : Roca dura (50,0 - 100,0 MPa)R5 : Roca muy dura (100,0 - 250,0 MPa)R6 : Roca extremadamente dura ( > 250 MPa)

En el Anexo B: Ensayos de Laboratorio, se presentan los certificados de los ensayos de laboratorio realizado,

4.2. Ensayo de Propiedades Físicas de la Roca

Con las muestras de roca extraídas en las calicatas y taludes rocosos, se realizaron ensayos para determinar las propiedades físicas de la roca,

Los ensayos fueron realizados en el Laboratorio Geotécnico de CESEL S.A. y bajo las Normas ASTM respectivas, los ensayos realizados son:Gravedad especifica (ASTM C - 9783).Porosidad (ASTM C - 9783).Absorción (ASTM C - 9783) y Densidad (ASTM D – 2937).

En el siguiente Cuadro 4.2. se resumen los resultados obtenidos de las muestras extraídas del talud rocoso.

Cuadro Nº 4.2.1

Resumen de los Ensayos de Propiedades Físicas de Roca

Ubicación Banco Muestra Tipo de RocaPorosidad

(%)

Absorción

(%)

Densidad

(g/cm3)

ES-01 4815 M-1 Riolita 1,95 1,99 2,40

ES-02 4815 M-1 Riolita 3,16 3,29 2,41

ES-03 4815 M-1 Riolita 8,40 9,17 1,91

ES-04 4809 M-1 Riolita 3,81 3,96 2,39

ES-05 4880 M-1 Andesita 4,09 4,26 2,20

ES-06 4865 M-1 Riolita 9,48 10,47 1,83

ES-07 4889 M-1 Andesita 6,43 6,87 1,95

ES-08 4880 M-1 Riodasita brechada 3,04 3,13 2,30

ES-09 4880 M-1 Riodasita brechada 3,04 3,13 2,30


12


ES-10 4875 M-1 Riolita 3,15 3,26 2,18

ES-11 4887 M-1 Andesita 1,99 2,03 2,47

En el Anexo B Ensayos de Laboratorio, se presentan los certificados de los ensayos de laboratorio realizado.

5. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS FÍSICO MECÁNICOS DEL MACIZO ROCOSO

Uno de los principales problemas para la determinación de la capacidad de soporte en el basamento rocoso, es la estimación de las propiedades de resistencia y deformación del macizo rocoso, para fines del presente informe, se ha realizado ensayos en la roca intacta para determinar con base a éstos, los parámetros del macizo rocoso.

5.1. Propiedades de la Roca Intacta

La densidad o peso específico de la roca se ha determinado de los ensayos de laboratorio. Los siguientes Cuadros resumen los valores encontrados en el laboratorio y el valor asumido para el análisis del macizo rocoso.

Cuadro Nº 5.1.1

Valores de la Densidad de Roca

Ubicación Tipo de RocaDensidad ( KN/m3)

Laboratorio Asumido

ES-01 Riolita 23,50 23,50

ES-02 Riolita 23,60 23,50

ES-03 Riolita 18,70 19,00

ES-04 Riolita 23,50 23,50

ES-05 Andesita 21,60 22,00

ES-06 Riolita 17,90 18,00

ES-07 Andesita 19,10 19,00

ES-08 Riodasita brechada 22,60 23,00

ES-09 Riodasita brechada 22,60 23,00

ES-10 Riolita 21,30 22,00

ES-11 Andesita 24,20 24,00


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La Evaluación Geomecánica de las rocas y la resistencia a la compresión simple se ha determinado del ensayo de carga puntual realizado en las muestras obtenidas.

El siguiente Cuadro presenta un resumen los valores obtenidos en laboratorio:

Cuadro Nº 5.1.2

Resumen de los valores obtenidos del Ensayo de Carga Puntual

Ubicación Tipo de Roca

Resistencia a la Compresión Simple c (MPa)

Laboratorio(Min, – Máx)

Asumido

ES-01 Riolita 179,40 - 304,50 200

ES-02 Riolita 64,30 – 316,30 150

ES-03 Riolita 23,10 – 106,70 80

ES-04 Riolita 68,60 – 142,90 100

ES-05 Andesita 39,40 – 121,50 75

ES-06 Riolita 46,80 – 127,00 80

ES-07 Andesita 43,10 – 80,10 60

ES-08 Riodasita brechada 69,00 – 210,90 150

ES-09 Riodasita brechada 69,00 – 210,90 150

ES-10 Riolita 52,80 – 148,60 90

ES-11 Andesita 81,70 – 154,00 110

El ángulo de fricción interna de la roca intacta y el módulo de elasticidad se asumió de los

valores propuestos por Hoek y Brown (1981), con el valor asumido para la fricción se

determina la cohesión de la roca intacta usando la relación propuesta por Mohr-Coulomb.

donde:

c = Valor asumido de la resistencia a la compresión simple en MPa

El siguiente Cuadro resume los valores determinados:

Cuadro N° 5.1.3

Propiedades de la roca Intacta


14


Ubicación Tipo de RocaAngulo de

fricción ()

Cohesión(c)

MPa

ES-01 Riolita 33.5 285


15


Ubicación Tipo de RocaAngulo de

fricción ()

Cohesión(c)

MPa




ES-05 Andesita 25.5 205



ES-08 Riodasita brechada 33.0 280

ES-09 Riodasita brechada 33.0 280



5.2. Propiedades del Macizo Rocoso

Existen métodos y ensayos aproximados para determinar la resistencia al corte de macizos rocosos sin necesidad de efectuar ensayos de corte en la muestra a gran escala; entre los ensayos se tiene los siguientes métodos:

- Clasificación Geomecánica de Bieniawski (1979)- Sistema Q de Barton (1974)- Criterio Empírico de Hoek y Brown

5.3. Clasificación Geomecánica de Bieniawski (1979)

El sistema de valoración del macizo rocoso, RMR (Rock Mass Rating), también conocido como Clasificación Geomecánica, fue desarrollado por el profesor Z.T. Bieniawski y considera cinco parámetros básicos.

- Resistencia de la Roca Intacta.- Designación de la Calidad de la Roca (RQD).- Espaciamiento de Discontinuidades.- Estado de las Discontinuidades,- Condiciones de Agua Subterránea,

El valor de la resistencia de la roca intacta será considerado de los resultados del ensayo de carga puntual a la cual fueron sometidas las muestras extraídas del tajo.El espaciamiento de las discontinuidades corresponde a la separación existente entre cada familia de discontinuidades.El estado de las discontinuidades evaluará la apertura de cada discontinuidad, la rugosidad de sus paredes, el relleno existente y el grado de intemperización.Las condiciones del agua subterránea evalúa el estado seco, húmedo, mojado, de goteo o presencia de flujo en el macizo rocoso.


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Para la determinación del valor de RQD se empleo la siguiente metodología:

Indice de calidad de la roca (RQD)

EL RQD es una modificación del porcentaje de núcleos de recuperación, el cual solo incorpora las piezas sanas de los núcleos que tienen una longitud igual o mayor a 100mm, Este índice cuantitativo ha sido ampliamente utilizado como un indicativo para identificar zonas de mala calidad de la roca.

Cuadro N° 5.3.1

Indice de Calidad de Roca (RQD)

RQD (%) Calidad de la roca

< 25 Muy pobre

25 a 50 Pobre

50 a 75 Regular

75 a 90 Buena

90 a 100 Excelente

Un procedimiento para medir el RQD se muestra en la figura N°1 se debe indicar que los mayores porcentajes del RQD incluyen solo las piezas sanas de los núcleos con longitudes mayores o iguales a 100mm, los que son sumados y divididos para la longitud total del muestreo que se realiza. De este modo, las piezas de los núcleos que no son duras y sanas no deben ser tomadas en cuenta aunque éstas cumplan con el requisito de la longitud. De esta manera roca altamente meteorizadas, tendrán un valor del RQD igual a cero.

Figura N°1


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El RQD es un parámetro dependiente de la dirección de la perforación y puede cambiar significativamente dependiendo de la orientación del sondaje.

Cuando no se dispone de núcleos de perforación, el RQD puede ser estimado a partir de una línea o de un área de mapeo, como se describe a continuación:

Para una línea de mapeo, se puede obtener el promedio del espaciado de las discontinuidades (número de discontinuidades dividida para la longitud de la línea de muestreo),. El RQD de esta manera, se puede calcular con la siguiente ecuación:Donde:

λ = 1 / (frecuencia de discontinuidades)

Podemos entender como frecuencia de discontinuidades a la cantidad de ellas que existen en un metro. Aunque esta ecuación es apropiada, sin embargo, también depende de la dirección de la línea de mapeo.De manera practica, para diferentes valores de λ. La siguiente tabla muestra valores de RQD según la fórmula mostrada anteriormente.


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Cuadro N° 5.3.2

Valores de RQD según la frecuencia de las discontinuidades

Para el presente estudio se empleo la segunda metodología. El siguiente cuadro muestra las frecuencias obtenidas en el tajo por cada estación y sus respectivos valores de RQD calculados:

Cuadro N° 5.3.3Valores de RQD

Ubicación Banco MuestraFrecuencia

( λ )

RQD

(%)

ES-01 4815 M-1 27 25

ES-02 4815 M-1 27 25

ES-03 4815 M-1 34 15

ES-04 4809 M-1 37 12

ES-05 4880 M-1 35 14

ES-06 4865 M-1 30 20

ES-07 4890 M-1 40 9

ES-08 4880 M-1 30 20

ES-09 4880 M-1 30 29

ES-10 4875 M-1 22 35

ES-11 4887 M-1 15 46


19

RQD RQD RQD RQD1 100 21 38 31 18 52 32 98 22 35 32 17 53 33 96 23 33 33 16 54 34 94 24 31 34 15 55 35 91 25 29 35 14 56 26 88 26 27 36 13 57 27 84 27 25 37 12 58 28 81 28 23 38 11 59 29 77 29 21 39 10 60 2

10 74 30 20 40 9 61 211 70 31 18 41 8 62 112 66 32 17 42 8 63 113 63 33 16 43 7 64 114 59 34 15 44 7 65 115 56 35 14 45 6 66 116 52 36 13 46 6 67 117 49 37 12 47 5 68 118 46 38 11 48 5 69 119 43 39 10 49 4 70 120 41 40 9 50 4 71 1


Cuadro N° 5.3.4

Criterio para la clasificación de la masa rocosa Valoración del RMR

Tipo de Roca Rango de RMR Calidad según RMR

2 > 60 Buena

3a 51 – 60 Regular A

3b 41 – 50 Regular B

4a 31 – 40 Mala A

4b 21 – 30 Mala B

5 < 20 Muy Mala

Para la evaluación se determinó los siguientes valores de RMR.

Cuadro 5.3.5

Cuadro de Valorización

Ubicación Tipo de Roca

Valoración de la Masa Rocosa(RMR)

Básico AjustadoCondiciones

secas

ES-01 Riolita 57 32 57




ES-05 Andesita 41 16 41



ES-08 Riodasita brechada

56 31 56

ES-09 Riodasita brechada

56 31 56



5.4. Sistema Q de Barton (1974)

Para relacionar el valor RMR con el Índice Q de Barton se ha utilizado la relación empírica planteada por Bieniawski.

RMR = 9 Log Q + 44


20


5.5. Criterio Empírico de Hoek y Brown

El criterio original de Hoek y Brown fue desarrollado en 1980 el mismo que está orientado a explicar el comportamiento previo a la rotura de todo tipo de rocas.

Este criterio es totalmente empírico, pero se basa en la amplia experiencia de los autores en numerosos proyectos. Este criterio fue modificado en 1988 y 1992; en su revisión más moderna, responde a la expresión:

Donde:c = Resistencia a la compresión simple.m = Parámetro relacionado con la naturaleza friccionante del terreno.s, a = Constantes que dependen de la naturaleza del terreno.

Los parámetros m, s y a del macizo rocoso han sido determinados mediante las siguientes expresiones:

Donde:mi = Es un parámetro dependiente de la litología de la roca, Este valor lo tomamos

de los valores propuestos por Hoek et, al 1998.GSI = Valor sustituido del RMR (Hoek et, al 1998).RMR = Indice de Bieniawski correspondiente al macizo rocoso.

6. ESTABILIDAD DE TAJOS

Sobre la base de los resultados de la investigación geotécnica se ha realizado la verificación de la estabilidad de los taludes del tajo de la mina mediante la metodología del SMR y el método analítico.

Sobre la base de los resultados de la investigación geotécnica se ha realizado la verificación de la estabilidad de los taludes de las canchas de desmonte y los tajos de las

minas mediante la metodología del SMR y el método analítico.

6.1. Valoración SMR

La clasificación RMR ha sido complementada con factores de reducción que dependen de la interrelación de los elementos de orientación de las discontinuidades con la obra de ingeniería, así como de los métodos de excavación. En función al sistema de valoración


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propuesto por Bieniawski en 1979, Romana en 1985, propuso un sistema de valoración de aplicación a taludes, este sistema considera el efecto de la discontinuidad del macizo rocoso en función al corte del talud, por otro lado considera, el tipo de falla predominante y método de excavación, el siguiente cuadro resume la valoración propuesta y la que utilizaremos en la evaluación:

Cuadro N° 6.1.1Descripción generada del puntaje total

CLASE V IV III II I

SMR 0 - 20 21 – 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100

DESCRIPCIÓN Muy Mala Mala Regular Buena Muy Buena

ESTABILIDAD Muy inestable InestableParcialmente

EstableEstable

Totalmente Estable

FALLAPlanar o como

sueloPlanar o cuñas

grandesAlgunas juntas

o muchas cuñasAlgunos bloques

Ninguno

SOPORTE Re-excavaciónCorrectivos

VastosSistemático Ocasional Ninguno

Para realizar el presente informe se ha utilizado los resultados de los ensayos obtenidos en la evaluación de taludes antes de realizar los cortes.

Cuadro N° 6.1.2Valoración SMR

UbicaciónRMR SMR

RMR 89 Falla evaluada Valor Grado de Estabilida

ES-01 57 P 41 Parcialmente estable




ES-05 41 P 7 Muy inestable







6.2. Grado de Estabilidad de Taludes

Para uniformizar la evaluación y se pueda entender bajo un mismo criterio de ha realizado una cuidadosa observación de las condiciones actuales de los taludes, mediante el cual se propone dividir los taludes por su grado de estabilidad en los siguientes grupos:

E0 : Talud Totalmente EstableE1 : Talud Normalmente estable o Parcialmente estableE2 : Talud Inestable


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E3 : Talud Crítico

Los rangos de estabilidad consideran los siguientes criterios:

Totalmente Estable (E0)

Este grupo está conformado por todos aquellos taludes que no presentan ningún tipo de peligro para la carretera y/o viviendas ubicadas en el borde superior o inferior del talud o ladera, es decir, se espera que de ocurrir caídas de bloques, gravas y/o material fino, no van a afectar más allá de cubrir la berma de la carretera, pero en ningún caso causaría daños humanos ni materiales y permitiría siempre el normal flujo del tránsito vehicular. En las hojas de reporte aparece de color amarillo.

Por lo general para los taludes con este nivel de estabilidad no será necesario ninguna medida correctiva.

Normalmente Estable (E1)

Están comprendidos bajo esta denominación todos los taludes que representan un peligro moderado para la carretera o las viviendas que se encuentren al borde superior o al pie del talud, es decir que de ocurrir pequeños derrumbes y/o desprendimientos, éstos no comprometerían más de una vía o la berma lateral, no obstruyendo el tránsito vehicular. En las hojas de reporte se presenta de color naranja.

En estos taludes, no se espera falla. En forma general son Estables salvo algunas caídas ocasiones de bloques. Para este grupo normalmente la solución está asociada con los desquinches de los bloques o gravas sueltas y algún muro de contención frente a un proceso geodinámico.

Inestable (E2)

Está conformado por todos aquellos taludes que presentan peligro para la carretera, es decir que de ocurrir un derrumbe o desprendimiento importante no solo obstaculizaría el tránsito vehicular sino que puede dañar las estructuras o viviendas que se encuentran al pie o al borde superior del talud, con la consiguiente pérdida de vidas humanas. En las hojas de reporte se presentan de color rosado.

La solución a estos taludes, estará asociada a muros, enmallados, vallas de retención y cortes del talud.

Crítico (E3)

En esta calificación se agruparán a todos aquellos taludes que están en un estado muy crítico, con evidencia de movimiento, que representan un serio problema para la carretera o viviendas aledañas, es decir que de ocurrir un derrumbe, desprendimiento y/o caída de bloques y gravas dañaría la carpeta asfáltica, así como las viviendas que se encuentran al borde superior e inferior del talud con las respectivas pérdidas de vidas humanas. En las hojas de reporte se presenta en color rojo.


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Las soluciones en estos taludes, estarán asociadas a una investigación geotécnica mas detallada, cambio de trazo y/o la combinación de varias soluciones geotécnicas.

Para los taludes en roca teniendo en cuenta la valoración SMR se tiene:

Cuadro N° 6.2.1Rangos de los grados de estabilidad obtenidos de la valoración SMR

GRADO DE ESTABILIDAD E3 E2 E1 E0

CLASE V IV III II I

VALORACION SMR 0 – 20 21 - 40 41 - 60 61 - 80 81 - 100

DESCRIPCIÓN SMR Muy Mala Mala Regular BuenaMuy

Buena

DESCRIPCIÓN DEL GRADO DE ESTABILIDAD

Critico Inestable Normalmente EstableTotalmente Estable

Los siguientes cuadros muestran las valoraciones SMR y sus grados de estabilidad:

Cuadro N° 6.2.2Grados de Estabilidad de Familias de Discontinuidad

Ubicación RMR89SMR

Descripción Grado de Estabilidad RoturasValor

ES-01 57 41 Regular E1 Normalmente Estable

Algunas juntas o muchas cuñas







ES-05 41 7 Muy mala E3 Crítico Grandes roturas por planos continuos












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7. ESTABILIDAD DE TALUDES EN MACIZOS ROCOSOS

Para realizar el diseño y análisis de estabilidad de taludes en macizos rocosos se ha investigado cuidadosamente las propiedades de la roca fracturada las mismas que se encuentran influenciadas notablemente por la existencia de fisuras y otras superficies de separación de índole geológica.

La proyección estereográfica de las discontinuidades presentes en los taludes del macizo rocoso ha sido determinada con el programa de cómputo CONTEO, la misma que representa de manera gráfica las discontinuidades agrupándolos en "set" o familias principales para luego determinar el tipo de falla más probable de ocurrencia en el talud, una vez determinada el tipo de falla se analiza para cada caso mediante el método de equilibrio límite. Del análisis que se realiza en el macizo rocoso se puede identificar los siguientes tipos de falla.

7.1. Falla Tipo Planar

Se trata del tipo de falla más sencillo que se puede presentar en un talud, y se produce cuando existe una fractura dominante en la roca y convenientemente orientada respecto al talud. En la salida del programa “Conteo” la zona de ocurrencia de falla planar está limitado por el ángulo de fricción y el buzamiento del talud.

7.2. Falla Tipo Cuña

Este tipo de falla se produce a través de dos discontinuidades dispuestas oblicuamente a la superficie del talud, con la línea de intersección de ambas aflorando en la superficie del mismo y buzamiento desfavorable. La obtención del factor de seguridad es más compleja que en el caso de rotura planar debido a que el cálculo debe hacerse en tres dimensiones, entrando en la caracterización geométrica del problema, lo cual conlleva un número mucho mayor de variables angulares,

7.3. Falla por Volteo

La falla por vuelco se produce cuando dos familias de discontinuidades ortogonales convenientemente orientadas originan un sistema de bloques. El análisis de estabilidad de taludes se determina para cada talud por la variación de la dirección de las discontinuidades.


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Cuadro N° 8.3.1

Tipo de Falla por Familia de Discontinuidades

Ubicación Familias

principales(Dir.Buz. / Buz.)

Familias que producen fallas

Falla Planar

Falla por cuña

Falla por Volteo

EG-01

1. 350º / 76º

2. 199º / 78º

3. 250º / 50º

4. 266º / 76º

---1-2, 1-3,

2-3---

EG-02

1. 191º / 61º

2. 254º / 83º

3. 105º / 89º

4. 200º / 75º

--- --- ---

EG-03

1. 265º / 81º

2. 200º / 64º

3. 210º / 15º

--- --- ---

EG-04

1. 239º / 52º

2. 168º / 69º

3. 223º / 85º

4. 255º / 87º

5. 105º / 85º

--- 1-5 ---

EG-05

1. 180º / 60º

2. 360º / 84º

3. 298º / 58º

1 1-3 ---

EG-06

1. 219º / 72º

2. 153º / 76º

3. 325º / 73º

4. 369º / 80º

5. 355º / 74º

1 --- ---

EG-07

1. 116º / 76º

2. 192º / 70º

3. 245º / 50º

4. 308º / 78º

5. 360º / 82º

3 1-3, 3-4 ---

EG-08

1. 215º / 82º

2. 122º / 68º

3. 320º / 82º

--- --- ---

EG-09

1. 116º / 79º

2. 190º / 84º

3. 320º / 84º

--- --- ---

EG-10

1. 182º / 42º

2. 276º / 67º

3. 164º / 84º

4. 208º / 87º

5. 313° / 87°

1-2, 1-5 ---

EG-11 1. 154º / 77º --- --- ---


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Ubicación Familias

principales(Dir.Buz. / Buz.)


Falla Planar

Falla por cuña

Falla por Volteo

2. 194º / 84º

3. 220º / 72º

Para la evaluación de la estabilidad de las fallas presentadas en el análisis de discontinuidades se empleo el programa SWEDGE para el caso de falla por cuña.

Los siguientes cuadros muestran los factores de seguridad determinados en la evaluación.

Cuadro N° 8.3.2Factores de Seguridad por Tipo de Falla

Ubicación Familias principales

(Dir.Buz. / Buz.)Falla Planar F.S.

Falla por cuña

F.S.

EG-01

1. 350º / 76º

2. 199º / 78º

3. 250º / 50º

4. 266º / 76º

1-2, 1-3,

2-3

0,00(*)0,00(*)0,00(*)

EG-04

1. 239º / 52º

2. 168º / 69º

3. 223º / 85º

4. 255º / 87º

5. 105º / 85º

1-5 2,93

EG-05

1. 180º / 60º

2. 360º / 84º

3. 298º / 58º

1 0,95 1-3 0,60

EG-06

1. 219º / 72º

2. 153º / 76º

3. 325º / 73º

4. 369º / 80º

5. 355º / 74º

1 0,96

EG-07

1. 116º / 76º

2. 192º / 70º

3. 245º / 50º

4. 308º / 78º

5. 360º / 82º

3 0,82 1-3, 3-40,841,09

EG-10

1. 182º / 42º

2. 276º / 67º

3. 164º / 84º

4. 208º / 87º

5. 313° / 87°

1-2, 1-50,00(*)0,00(**)

(*) : Corresponde a un grado de inestabilidad severo(**) : Corresponde a cuñas muy pequeñas.

En el Anexo C se presenta la evaluación del análisis por cuña.


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8. ANÁLISIS DEL PELIGRO SÍSMICO

La evaluación del peligro sísmico se ha efectuado por medio del método probabilístico, y determinístico de donde se determinan los niveles sísmicos del movimiento máximo del suelo en el área del proyecto. Además, se proponen valores del coeficiente sísmico para el diseño pseudo-estático de las estructuras,

Basándose en la comparación de resultados de los estudios Determinístico y Probabilístico, en el emplazamiento del proyecto se recomiendan los siguientes valores:

Aceleración diseño: 0,34 gAceleración Efectiva de diseño: 0,25 g

El coeficiente sísmico para el método pseudo-estático de diseño de taludes y muros de contención deberá será:

= 0,17g para la Zona de Santa Rosa

Para ser usado en las Normas de Diseño Sismo – Resistente

9. ZONIFICACIÓN GEOMECÁNICA

Para la aplicación racional de los diferentes métodos de calculo de estabilidad de los taludes del tajo, es necesario que la masa rocosa bajo estudio (Tajo) esté dividida en áreas de características estructurales y mecánicas similares, debido a que los criterios de diseño y el análisis de los resultados serán válidos solo dentro de masas rocosas que presenten propiedades físicas y mecánicas similares. Por ello, es práctica común en el diseño de taludes de minas a cielo abierto, sectorizar el tajo en zonas geomecánicas o dominios estructurales. Considerando los aspectos litológicos, geoestructurales, grado de intemperismo, alteración y calidad del macizo rocoso, se han definido 04 zonas con taludes rocosos de características similares. Es necesario indicar que las zonas de similares características de calidad de la masa rocosa están asociados al tipo de alteración de las rocas; y como estas se presentan a manera de capas subhorizontales el zoneamiento es vertical, Ver Plano 4.

9.1. Zona 1

Se ubica en la parte Sureste del tajo mencionado, conformado por tufo de cristales rioliticos, en condiciones de alteración mediana a alta alteración. Presenta las mejores condiciones de estabilidad del tajo.

Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por tres sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La resistencia de la roca es resistente (R5). Las características de las discontinuidades son: espaciamiento 20 – 40 cm, persistencia 1 – 2 m, apertura de 5 a 10 mm, superficies ligeramente rugosas, rellenos por óxidos y limos, intemperización alta, condiciones de agua correspondiendo a seca. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular B, con RMR no mayor a 45.


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Información obtenida de muestras ensayadas:

La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidads son similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 45, RQD menor de 29 %, resistente (R5), y Parcialmente estable.

9.2. Zona 2

Se ubica en la parte Noroeste del tajo mencionado, formado principalmente por rioloita, en condiciones alteradas. Presenta taludes parcialmente estables por tener expuesto taludes de 35.00 m con pendientes muy pronunciadas y carecer de banquetas.

Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por cinco sistemas principales de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La resistencia de la roca es resistente (R4). Las características de las discontinuidades son: espaciamiento 10 – 30 cm, persistencia 1 – 2 m, apertura de 1.0 a 10.0 mm, superficies rugosas, rellenos de óxidos y limos moderadamente intemperizada, condiciones de agua correspondiendo a seca. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular A, con RMR de 57.


La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidades son similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 57, RQD menor de 10 %, alta resistencia (R5) y normalmente estable

9.3. Zona 3

Se ubica en la parte Noroeste del tajo mencionado, formado por tufo de cristales rioliticos en la zona baja, en la parte intermedio por riolita y en la parte superior por andesitas brechadas, en condiciones muy alteradas. Presenta condiciones criticas de estabilidad por calidad de macizo rocoso y presentar filtraciones de agua del deshielo.

Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por hasta cinco sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La resistencia de la roca es de moderada a alta (R4-R5). Las características de las discontinuidades son: espaciamiento 30 – 50 cm, persistencia 1 – 1.50 m, apertura de 5.0 a 10.0 mm, superficies ligeramente rugosas, rellenos de óxidos y materiales finos, intemperización alta a moderada, condiciones de agua correspondiendo a medianamente húmeda. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular B, con RMR de 45 a 54.


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La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona en las profundidades son similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre a regular, con RMR 45, RQD menor de 7 a 46 %, alta resistencia (R4) y parcialmente estable a inestable.

9.4. Zona 4

Se ubica en la parte Norte del tajo mencionado, conformado por roca andesitas brechadas en la parte superior, la zona intermedia esta formada por un tufo laminar riodacito de color marrón con presencia den la parte inferior inmediato por un tufo ridacitico brechado y en el pie del talud una riolita de color blanquecino, todos ellos en condiciones muy alteradas y erosionadas y agrietadas por la migración de finos argilicos debido a la presencia de precipitación pluvial y deshielos propios de la zona. Esta zona presenta condiciones muy criticas de estabilidad, con riesgo de colapsar por efecto de las lluvias venideras.

Según la información obtenida en afloramientos aislados, la roca está afectada por cinco sistemas de fracturas, cuyas orientaciones se pueden ver en el Cuadro 9.4.1 La resistencia de la roca es de moderada a alta (R4). Las características de las discontinuidades son: espaciamiento 05 – 20 cm, persistencia 0.5 – 2.0 m, apertura de 10 a 15.0 mm, superficies ligeramente rugosas, rellenos de óxidos y otros sin relleno, intemperización alta, muy erosioanda, en condiciones de agua correspondiendo a seca. La calidad de la masa rocosa en superficie es Regular A, con RMR de 43.

Cabe indicar que esta zona presenta agrietamientos de longitud 25.0 m a 55.00, con espesores de 1.0 m y 4.0 a 6.0 m de profundidad, asentamientos de 2.0 en los accesos. Todo ello presentado en el material andesitico brechado el cual fue erosionado y lixiviado sus finos, debido principalmente por las aguas pluviometricas y los deshielos.


La evaluación de la información de las muestras ensayadas en laboratorio ha indicado que las condiciones geomecánicas de la masa rocosa de esta zona a profundidades son similares a la de la superficie. La calidad de la masa rocosa es Pobre, con RMR 43, RQD menor de 29 % y alta resistencia (R5).

Cuadro 9.4.1Sistema de Discontinuidades por Zonas

Dominio Ubicación Familias principales

(Dir.Buz. / Buz.)


Falla Planar Falla por cuña Falla por Volteo

ZONA 1

EG-08

1. 215º / 82º

2. 122º / 68º

3. 320º / 82º

--- --- ---

EG-09

1. 116º / 79º

2. 190º / 84º

3. 320º / 84º

--- --- ---

ZONA 2 EG-01 1. 350º / 76º ---1-2, 1-3,

---


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Dominio Ubicación Familias principales

(Dir.Buz. / Buz.)


Falla Planar Falla por cuña Falla por Volteo

2. 199º / 78º

3. 250º / 50º

4. 266º / 76º

2-3

EG-11

1. 154º / 77º

2. 194º / 84º

3. 220º / 72º

--- --- ---

ZONA 3

EG-02

1. 191º / 61º

2. 254º / 83º

3. 105º / 89º

4. 200º / 75º

--- --- ---

EG-03

1. 265º / 81º

2. 200º / 64º

3. 210º / 15º

--- --- ---

EG-04

1. 239º / 52º

2. 168º / 69º

3. 223º / 85º

4. 255º / 87º

5. 105º / 85º

--- 1-5 ---

EG-10

1. 182º / 42º

2. 276º / 67º

3. 164º / 84º

4. 208º / 87º

5. 313° / 87°

1-2, 1-5 ---

ZONA 4

EG-05

1. 180º / 60º

2. 360º / 84º

3. 298º / 58º

1 1-3 ---

EG-06

1. 219º / 72º

2. 153º / 76º

3. 325º / 73º

4. 369º / 80º

5. 355º / 74º

1 --- ---

EG-07

1. 116º / 76º

2. 192º / 70º

3. 245º / 50º

4. 308º / 78º

5. 360º / 82º

3 1-3, 3-4 ---


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10. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

10.1. Conclusiones

1. Desde el punto de vista de la geología regional, el área del Proyecto Santa Rosa se encuentra emplazada en el volcanico Tacaza de edad terciario. En algunas zonas se encuentra cubierta por un evento posterior denominada volcanico Barroso. El Depósito de Santa Rosa es un yacimiento Epitermal del tipo Alta Sulfuración enclavado en el Arco Volcánico Cenozoico del Sur del país.

2. El rasgo estructural más importante que se aprecia en el yacimiento y al cual se asocian los cuerpos de mineral de mayor ley lo constituye una Falla Normal (Falla Cotañani) de rumbo N30W con buzamiento de 45° al Este, cortando el centro hidrotermal Cotañani y el control estructural subvertical de dirección E – W (Falla Mauruma), las cuales forman una zona de debilidad importante por donde aprovecharon los fluidos hidrotermales para mineralizar las rocas hospedantes de la zona.

3. Esta relacionada a la escorrentía y a las filtraciones de las aguas producto del deshielo que existe en la zona, a través de las morrenas marginales depositadas en las vertientes de las quebradas. Sé a podido identificar dos quebradas de escorrentías en el flanco Este del tajo Cotañani en esta época del año (verano) se mantienen secas y estables, pero en las estaciones del año donde en la zona se generan lluvias, granizadas y nevadas, se reactivan ocasionando debilitamiento en el talud y arrastrando materiales de las partes superiores, además de percolación de los flujos hídricos afectando a las rocas con alteración argilica avanzada y a las rocas que por su propia constitución física no ofrecen resistencia como por ejemplo el tufo laminar de composición riodacitica que se encuentra en el banco 4863 que han provocado asentamientos y grietas visibles en la zona 4.

4. Por el tipo de explotación que ha seguido la Unidad Minera Santa Rosa de extraer todo el mineral posible de los bancos, no ha seguido una política de estabilidad física de los taludes, puesto que en varios frentes del tajo carece de bancos adecuados, ocasionando pendientes muy pronunciadas; esto agrava la situación en el frente Este del tajo Cotañani, que presenta una roca poco competente que aparece en el banco 4863 y que sirve de base para las rocas que se superponen y donde se han originado grietas de consideración que ha originado la inestabilidad del talud

5. La zona frente a la falla Mauruma, presenta una afloración de material sulfurado, de características muy alteradas, de color gris oscuro y deleznable. Presentando un foco de generación de elementos ácidos en contacto del agua de lluvia y filtraciones del deshielo.Según el estudio detallado de riesgo sísmico para la zona de Santa Rosa, para un periodo de retorno de 100 años, contemplado en el Art. 199 del Reglamento de Seguridad Minera, Basándose en la comparación de resultados de los estudios Determinístico y Probabilístico, en el emplazamiento del proyecto se recomiendan los siguientes valores:


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Aceleración diseño: 0,34 gAceleración Efectiva de diseño: 0,25 g

El coeficiente sísmico para el método pseudo-estático de diseño de taludes y muros de contención deberá será:

= 0,17g para la Zona de Santa Rosa

6. Utilizando toda la información precedente, se ha realizado primero un análisis de

discontinuidades a fin de identificar los mecanismos de rotura de la masa rocosa de los taludes, y luego los análisis de estabilidad y el diseño de los taludes, utilizando métodos de cálculo apropiados para los mecanismos de rotura identificados y tomando como base los trabajo de investigación de campo. Se ha considerado zonificar en 04 zonas de similares características cuyos resultados de detallan en el capitulo 9 de este informe. Un resumen de las recomendaciones en función a la ya expuesto se presenta a continuación.

10.2. Recomendaciones

Los taludes del limite final del Tajo Santa Rosa, ubicados en las masas rocosas del la zona 1, es decir en rocas con presencia de tufo de cristales rioliticos. Los cuales deben tener 50° de inclinación en los bancos simples (altura promedio 7.0 m), como en los de mayor altura (Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 3.0 m como mínimo.

En la zona 2 del Tajo Santa Rosa él limite final del talud, ubicados en las masas rocosas de ese dominio, con rocas rioliticas en la parte superior y con presencia de cristales rioliticos en el pie del talud. Los cuales deben tener 45° de inclinación en los bancos simples (altura promedio 7.0 m), como en los de mayor altura ( Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 3.0 m como mínimo.

La presencia de afloración de minerales sulfurados en la parte media de la zona 3, agravada por la inestabilidad al exponer taludes rocosos muy fracturadas, con presencia de actividad intensa de meteorización. Donde los taludes del limite final del Tajo Santa Rosa de este dominio, ubicados en las masas rocosas de brechas andesiticas, deberán tener 50° de inclinación en los bancos simples (altura promedio 7.0 m), como en los de mayor altura (Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 4.0 m como mínimo.

Se ubica en la parte Norte del tajo mencionado, conformado por roca andesitas brechadas en la parte superior, la zona intermedia esta formada por un tufo laminar riodacito de color marrón con presencia den la parte inferior inmediato por un tufo ridacitico brechado y en el pie del talud una riolita de color blanquecino, todos ellos en condiciones muy alteradas, erosionadas y agrietadas, presenta taludes inestables. Donde él limite final de tajo Santa Rosa debe tener 45º de inclinación en los bancos simples (altura promedio 7.0 m) como en los de mayor altura ( Altura máxima 10.0 m) y banquetas de 4.0 m como mínimo.

Cabe indicar que todo el material generado de los cortes de los taludes con fines de estabilización física, se sugiere disponerlos en terraplenes con un ángulo de reposo 2H:1V, ubicados en la parte frontal de la zona 4, para generar un esfuerzo estabilizador al pie del talud.


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Se adjunta un análisis de discontinuidades de diseños, los cuales están detallados en el Anexo D.


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11. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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- Deza E. y Carbonell C. (1978), "Regionalización Sismotectónica Preliminar del Perú", IV Congreso Peruano de Geología, Lima, Perú.

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- Omar, M,T, Das, B,M, Yen, S,C,, Puri, V,K, an cook, E,E, (1993 b) “Shallow Foundations an Geodrid Reinforced Sand”.


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estudio geologico geotecnico tajo santa rosa

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